玉林师范物理学史.doc

一 填空选择复习题1、 1638年，意大利物理学家 伽利略在两种新科学的对话 中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快。并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的。推翻了古希腊学者 亚里士多德 的观点，即质量大的小球下落快是错误的。2、 1687年，英国科学家牛顿在 自然哲学的数学原理 著作中提出了三条运动定律，即牛顿三大运动定律。3、 英国物理学家胡克对物理学的贡献 胡克定律 4、1638年，伽利略在两种新科学的对话一书中，运用观察、假设、数学推理的方法，详细研究了抛体运动。 17世纪，伽利略通过理想实验法指出 在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去 同时代的法国物理学家 笛卡儿 进一步指出，如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 5、人们根据日常的观察和经验提出“地心说”古希腊科学家 托勒密 是代表而波兰天文学家 哥白尼 提出了“日心说”大胆反驳地心说。6、17世纪德国天文学家开普勒提出 开普勒三大定律 7、牛顿于1687年正式发表 万有引力定律 1798年英国物理学家 卡文迪许 利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量8、20世纪初建立的 量子力学 和爱因斯坦提出的狭义相对论 表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。9、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律库仑定律，并测出了静电力常量k的值。 10、1837年，英国物理学家 法拉第 最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。11、为纪念 狭义相对论 创立100周年，2004年6月10日联合国大会第58次会议通过了2005年为“国际 物理年 年”的决议。这是人类历史上第一次以学科的名字命名的年份。12、宋末元初的 赵友钦 在革象新书的“小罅光景”中描写了一个大型光学实验，通过实验确认了光的直线行进的性质，定性地显示了像的明亮程度与光源强度之间的关系，并涉及光的照度和成像理论。他所采用的大型实验方法很有特色，是我国历史上记载的规模最大的科学实验。 13、牛顿在1687年出版的 自然哲学数学原理 这部经典著作中，从力学的基本概念和基本定律出发，利用他所发明的微积分这一数学工具，把天体力学和地面上的力学统一起来，创立了经典力学。 14、物理学家在十九世纪末建成了一座宏伟的科学大厦，但在物理学晴朗的天空里却出现了两朵令人不安的“乌云” (1900年4月英国凯尔文勋爵语)。其中一朵是指 迈克尔逊-莫雷实验 ，另一朵则与 黑体辐射 有关。正是这两朵乌云，不久便掀起了物理学上深刻的革命：一个导致相对论的建立，一个导致量子力学的诞生。15、居里夫人是第一位荣获诺贝尔奖的女科学家；第一位两度荣获诺贝尔奖的科学家。她提出了具有普遍意义的“放射性(Radioactivity)”这个崭新的概念和术语，发现钋 和镭 两种放射性元素。16、1928年狄拉克又把量子力学与狭义相对论结合起来，建立了狄拉克方程，创立了相对论性量子力学，并且预言了 反粒子 的存在。17、 1942年12月2日，在 费米 的指挥下核反应堆平稳地运行了28分钟，人类完成了第一个链式反应。18、 1946年底，中国物理学家 钱三强与何泽慧 在法国居里实验室发现了核裂变的三分裂现象，即裂变碎块有三块(其中之一往往是a粒子)。约里奥-居里认为这是第二次世界大战之后他的实验室里的一个重要成就。他们因此被誉为“中国的居里夫妇”。19 1961年夏，在王之江主持下，中国第一台激光器在 长春光学精密机械研究所 诞生。这台激光器的研制成功，使我国成为继美国之后第二个拥有激光器的国家，引起了国内外震惊。20、1913年，美国物理学家 密立根 通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。 21、1826年 德国 物理学家欧姆，通过实验得出欧姆定律。 22、1820年，丹麦物理学家 奥斯特 发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。 23、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，同时提出了 安培分子电流假说 ，并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。 24、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力 （洛仑兹力）的观点。 25、英国物理学家 汤姆生 发现电子并指出阴极射线是 高速运动的电子流 26、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律电磁感应定律 。 27、1834年、 俄国 物理学家楞次发表确定 感应电流方向 的定律，楞次定律。 28、1827年，英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象 布朗运动 。 29、19世纪中叶，由德国医生 迈尔 英国物理学家 焦尔 、德国学者 亥姆霍兹 最后确定能量守恒定律。 30、1850年，克劳修斯提出热力学第二定律的定性表述： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响 称为克劳修斯表述。次年开尔文提出另一种表述 不可能从单一热源取热，使之完全变为有用的功而不产生其他影响 称为开尔文表述。 31、1848年，开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限。指出绝对零度 -273.15 是温度的下限。 32、1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出 电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的。把物理学带进了量子世界，受其启发1905年爱因斯坦提出光子说成功地解释了 光电效应规律 ，因此获得诺贝尔物理奖。 33、1913年，丹麦物理学家玻尔提出了自己的 原子结构假说 ，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，为量子力学的发展奠定了基础。 34、1906年英国物理学家 汤姆生 发现电子，获得诺贝尔物理学奖。 35、1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出 原子的枣糕模型 模型。 36、1909、1911年，英国物理学家 卢瑟福 和助手们进行了粒子散射实验并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15m。 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了 原子核的人工转变 ，并发现了质子。预言原子核内还有另一种粒子被其学生 查德威克 于1932年在粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。 37、1885年，瑞士的中学教师巴耳末总结了氢原子光谱的波长规律 巴耳末系 。 38、1913年，丹麦物理学家 波尔 最先得出氢原子能级表达式。 39、1896年，法国物理学家 贝克勒尔 发现天然放射现象说明原子核有复杂的内部结构。 天然放射现象有两种衰变 、 ；三种射线 、 ，其中射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的物理和化学状态 无关 。 40、1896年在贝克勒尔的建议下玛丽-居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素 钋、镭 。 41、 1842年，一位德国医生发表了一篇论文，提出能量守恒的学说，他认为 热是一种能量，能够跟机械能互相转化 他还从空气的定压与定容比热之差，算出了热和机械功的比值。他是历史上第一个提出能量守恒定律并计算出热功当量的人，但这篇科学杰作当时并未受到重视。他一生坎坷、屡遭不幸。从行医开始转而研究物理学，通过无数的艰辛取得的杰出成果，却长期被埋没，得不到应有的承认，甚至受到粗暴的、侮辱性的攻击。一些英国学者否定他的工作，一部分德国物理学家又讥笑他不懂物理。他的名字是： 迈尔 。42、 现代物理学的两大基石是指： 相对论和量子力学 43、 爱因斯坦广义相对论的两个基本假设是： 等效原理；广义相对性原理 44哥本哈根学派的创始人是： 玻尔 45、能量1量子的概念是 普朗克 提出的。46、发现元素具有周期性并得到元素周期表的科学家是 门捷列夫 。47、海森堡建立了 量子力学，薛定谔建立了 量子理论。48、哈雷慧星是 哈雷 首先发现并以其名字命名的。49、 伽利略 设计制造了最早的天文望远镜，发现银河是由大量恒星组成，月亮表面也是凹凸不平的。50、伽利略在著名的比萨斜塔上做过自由落体实验，得到重力加速度与下落物体的质量无关的结论。51、欧几里得的著名成果 几何原本 52、中子星是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。简而言之，即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体。白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。53、最早预言黑洞的人是 米歇尔 。二 简述题1、 简述热力学三大定律（第一、第二、第三定律）的建立过程。答：热力学第一定律，也就是能量守恒定律，是一切自然科学最重要的守恒定律之一，我们从准静态过程，到功，到Joule的实验，到绝热过程，到内能，到热量，最后得出热力学第一定律。热力学第二定律是在热力学第一定律（能量守恒定律）建立后不久建立起来的，它的建立与19世纪20年代卡诺对于热机的研究有着密切的关系。1906年，德国物理学家能斯特在研究低温条件下的物质的变化时，把热力学的原理应用到低温现象和化学反应过程中，发现了一个新的规律，这个规律被表述为：“当绝对温度趋于零时，凝聚系（固体和液体）的 熵（即热量除以温度的商）在等温过程中的改变趋于零，。”德国著名物理学家普朗克把这一定律改述为：“当绝对温度趋于零时，固体和液体的熵也趋于零。”这就消除了熵常数取值的任意性。1912年，能斯特又将这一规律表述为绝对零度不可能达到原理：“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度.”这就是热力学第三定律。2、伽利略的科学研究方法有什么特点？有哪些重要的贡献？答：伽利略把实验和数学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实验检验，他的研究方法大致如下：对现象的一般观察提出假设运用数学和逻辑进行推理实验检验形成理论相对性原理，对运动的定量描述，自由落体定律，惯性定律，运动迭加原理，机械能守恒思想。3、为什么说牛顿自然哲学的数学原理一书是人类自然科学的奠基性著作，是自然科学史上最重要的著作之一？答：它把地面物体的运动和太阳系内行星的运动统一在相同的物理定律之中，从而完成了人类文明史上第一次自然科学的大综合。它不仅标志着1617世纪科学革命的顶点，也是人类文明进步划时代的象征。它不仅总结了前人物理学的主要成果，而且也是后来所有科学著作和科学方法的楷模。原理一书对后来300年自然科学和自然哲学的发展产生了极其深远的影响。4、电流磁效应是哪一位科学家，在哪一年发现的？磁效应的发现有什么重要意义？答：奥斯特1820年4月很长一段时期，人们认为电和磁是两种彼此无关的现象，电流磁效应的发现揭开了新的一页。法拉第曾形容这个伟大的发现：“猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片黑暗，如今充满了光明。”5、麦克斯韦建立电磁场理论的基本过程是什么？答：第一次飞跃（第一阶段）：18551856年，他发表了第一篇关于电磁理论的论文：论法拉第的力线。在这篇论文中，采用数学推理和类比方法，用数学语言表述法拉第的力线概念。他用不可压缩的流体的流线类比电场线，从而得到一个物理现象的几何图象。并对电磁感应作出理论解释，他的目标是统一已知的电学和磁学定律。第二次飞跃（第二阶段）：18611863年，他发表了论物理的力线的论文。这时他已突破了仅靠几何上类比的方法，转用模型来建立假说。他创造性地提出了两个重要的假设：位移电流和涡旋电场。利用他构造的电磁以太模型，不仅说明法拉第磁感应的应力性质，还建立了主要电磁想象之间的联系，预言了电磁波的存在。第三次飞跃（第三阶段）：1865年，他发表了电磁场的动力学理论的论文：全面论述了电磁场理论，提出了电磁场的普遍方程组，共20个方程，包含20个变量，后经赫兹和亥维赛的整理和约简，就成了经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。在这部著作中，他明确论述了光与电磁现象的同一性，奠定了光的电磁理论基础。6、1920世纪之交的三大发现指哪三大发现，什么年代由谁作出， 三大发现有什么重要意义？答：19与20世纪之交的三大发现年份人物贡献1895年伦琴发现X射线1896年贝克勒尔发现反射性1897年汤姆孙发现电子射线的发现具有十分重大的意义，它是世纪末世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：年，根据对各种元素的特征射线光谱的研究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以射线晶体衍射现象为基础建立起来的射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。伦琴射线的发现对物理学进一步的发展产生深远的影响，它展示了物理学尚有亟待探索的未知领域，并为认识物质的微观结构提供了重要的途径。天然放射性的发现，标志着原子核物理学的开端。电子的发现，证实了电子是物质更基本的组成部分。它的发现打破了原子不可再分的传统观念。而且电子是人类发现的第一个基本粒子，在物理学上具有非常重要的意义。7、爱因斯坦在哪年提出狭义相对论的？狭义相对论的基本原理是什么？试简述相对创立的重要意义？答：1905年，爱因斯坦发表了一篇划时代的论文论动体的电动力学狭义相对论问世。1.光速不变原理。说的是人在真空中测量到的光速（这个光速是指光的最前端相对于“测量者以及测量设备这个参考系”的速度）与光源运动速度无关、与人的运动速度无关。2.相对性原理。它是说在不同的惯性系中观察同一件事，所得出的发展过程和变化规律在描述上是一样的。重要意义：相对论的建立从根本上改变了物理学的面貌。它否定了经典力学的绝对时空观，建立起相对论的时空理论；它推倒了牛顿力学中质量不变、质量与能量互不相关等基本命题。从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间与空间的本质属性，即揭示了时空的可变性、时空变化的连续性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一，这是一场真正的科学革命。8、什么叫诺贝尔物理学奖，诺贝尔物理学奖的颁发对科学进步产生了什么重要影响？答：诺贝尔物理学奖是根据瑞典化学家诺贝尔遗嘱所设的系列奖项之一。诺贝尔物理学奖的颁发体现了物理学新成果的社会价值和历史价值，对科学进步有举足轻重的影响。诺贝尔奖是当今科学界和文学界的最高奖励，是各领域获得最杰出成就的象征。获奖者的工作代表当今科学最前沿的成果。9、玻尔与爱因斯坦关于量子力学完备性的争论主要是围绕那些问题进行的，从这场大论战中你得到那些启示和教益？答：围绕对于量子力学的物理诠释和哲学意义。函数的几率解释、测不准原理和互补原理。量子力学建立以后，对于量子力学的物理诠释和哲学意义，一直存在严重的分歧和激烈的争论。以玻尔为代表的哥本哈根学派提出量子力学的诠释后，遭到爱因斯坦等人的批评，他们不同意对方提出的波函数的几率解释、测不准原理和互补原理。20世纪两位最伟大的物理学家爱因斯坦和玻尔展开了一场大论战，许多物理学家卷入了论战，长达数十年之久，直到这两位物理大师去世仍然没有结束。这场争论大致分为三个阶段：第一阶段：1927年以前，量子力学初步建立，其基本特征不连续性和统计性逐步明确，哥本哈根学派系统的解释尚未作出，爱因斯坦与玻尔开始了个别的直接或间接的争论，核心是所谓的“因果性”问题。第二阶段：1927与1930年两次索尔维国际会议上，1927年以玻尔为代表的哥本哈根学派提出波函数的几率解释与测不准原理和互补原理，对量子力学的理论本质和形式体系进行系统解释。爱因斯坦在会上公开提出挑战，力图通过揭示这种解释在逻辑上的不一致来推翻它们。1930年爱因斯坦在会上又企图用“光子箱”的理想实验来说明时间与能量同时精确测量的可能性，证明测不准原理不可靠。第三阶段：1930年以后，由于在第六届索尔维国际会议上，大多数物理学家接受了哥本哈根学派对量子力学的解释，量子力学体系已经更趋完善。这时，爱因斯坦又与玻尔对量子力学的完备性进行论战，双方公开发表文章进行争论，争论的焦点是对量子力学理论的基本特征不连续性和统计性的